高考化学专题训练：综合实验题解题策略

高考化学专题训练：综合实验题解题策略1．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究实验：

【探究一】(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10 min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是

__________________________________________________。

(2)称取铁钉(碳素钢)5.6 g放入30.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X 并收集到气体Y。

①写出加热时铁与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________。

若为5.6 g铁，理论上可收集到SO2的体积为________L(标准状况下测量)。

②甲同学认为溶液X中除含Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中是否含有Fe2＋，应选择加入的试剂为________(填字母)。

a．KSCN溶液和氯水 B．铁粉和KSCN溶液

c．浓氨水 D．酸性KMnO4溶液

③乙同学将672 mL(标准状况下)气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66 g。据此推知气体Y中SO2的体积分数为________(精确到小数点后1位数字)。

【探究二】分析上述实验中SO2的体积分数，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和CO2。为此设计下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。

(3)气体Y中可能有H2的原因是________________________________。

(4)装置A中试剂的作用是_________，反应的离子方程式为_________。

(5)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象是________________________。

(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是________________________。

(7)装置G的作用为________________________________。

[解析](1)铁在冷浓硫酸中发生钝化，表面形成一层致密的氧化膜，不和硫酸铜溶液反应。(2)①加热时铁与浓硫酸反应生成SO2，反应的化学方程式为2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O,5.6 g铁理论上生成0.15 mol SO2，体积为

3.36 L(标准状况下)。②Fe2＋具有还原性，酸性高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与Fe2＋反应而褪色，故d项正确。③SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl，关系式为SO2～BaSO4，设标准状况下气体Y 中SO2的体积为V。

SO2～BaSO4

22.4 L 233 g

V 4.66 g

V＝0.448 L＝448 mL，所以SO2的体积分数为×100%≈66.7%。(3)随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生H2。(4)SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，所以要检验CO2必须先排除SO2的干扰，SO2具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液反应，反应的离子方程式为5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋。(5)确认气体Y中含有CO2，应完全排除SO2的干扰，现象为B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊。(6)H2具有还原性，能将黑色的氧化铜还原为红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色。(7)装置G可吸收空气中的水蒸气，避免其进入装置F，以减小实验误差。

[答案](1)铁在冷浓硫酸中发生钝化

(2)①2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 3.36

②d③66.7%(3)浓硫酸变稀后与Fe反应生成H2(4)除去混合气体中的SO2 5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋(5)装置B中品红溶液不褪色，装置C中澄清石灰水变浑浊(6)装置E中固体由黑色变为红色，装置F中固体变蓝色(7)防止空气中的水蒸气进入装置F

2．(2016·山西四校联考)某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：

Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸，加热；

Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；

Ⅲ.冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。

查阅文献：检验微量Cu2＋的方法是：向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋。

(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下：

①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，产生红褐色沉淀。

②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀。

由该检验过程所得结论是__________________。

(2)再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下：

①现象2说明黑色沉淀具有________性。

②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是_________________________，

相应的离子方程式是______________________________________。

③为确认黑色沉淀是"铜的硫化物"，还需进行的实验操作是

__________________________________________________________。

(3)以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物。进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀溶解，其中CuS溶解的化学方程式是_______________________________。

[解析](1)向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀可知，黑色固体中一定不含CuO。(2)①A试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有二氧化氮生成，证明了黑色固体具有还原性，在反应中被氧化；②根据B试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色固体中含有硫元素，发生反应的离子方程式为NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O===BaSO4↓＋NO＋2H ＋；③为确认黑色沉淀是"铜的硫化物"，还需检验黑色固体中含有铜离子，方法为：取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，